[发明专利]一种基于激光点云数据的机械手轨迹编辑及纠正方法

说明书

本发明提出一种基于激光点云数据的机械手轨迹编辑及纠正方法，包括如下步骤：S1：使用任意的3D标定方法计算激光3D轮廓仪传感器的坐标系与机械手坐标系之间的转换关系矩阵T；S2：使用激光3D轮廓仪传感器对工件进行扫描，获取工件的3D轮廓激光点云数据；S3：将工件的3D轮廓激光点云数据转换成可视化操作背景，在可视化操作背景内进行8D轨迹节点编辑，多个8D轨迹节点依次连接形成8D轨迹；S4：使用任意机器视觉算法从3D轮廓激光点云数据中计算出工件的位姿信息，将8D轨迹节点的位姿量锚定于工件的位姿信息S5：将8D轨迹经过转换关系矩阵T转换成机械手坐标系下的机械手8D轨迹。

技术领域

本发明涉及机器自动化领域，尤其涉及一种基于激光点云数据的机械手轨迹编辑及纠正方法。

背景技术

目前机械手常用的编程方式有两种：

1.“机械手离线轨迹编程”简称“离线编程”，“离线编程”可从已有的3D 模型上抽取轮廓特征作为机械手加工路径，该技术存在以下缺点：

A.需要建模软件配合且无法灵活调整轨迹的偏移量、姿态、速度以及特定位置的工具状态；

B.模型往往与实物存在差异；

C.实物发生变化时无法快速调整。

2.“机械手示教”简称“示教”，“示教”具体方法是由机械手操作者用“示教器”移动机械手工具尖端到特定点位然后记录到机械手内部，该技术使用实物作为参考，该技术存在以下缺点：

A.示教获得的轨迹为固定轨迹且不利于二次编辑，仅适用于简单重复的加工场景；

B.加工精度依赖于夹具的夹持精度且带来额外的夹具相关费用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种基于激光点云数据的机械手轨迹编辑及纠正方法。

本发明通过以下技术方案实现的：

本发明提出一种基于激光点云数据的机械手轨迹编辑及纠正方法，所述基于激光点云数据的机械手轨迹编辑及纠正方法包括如下步骤：

S1：使用任意的3D标定方法计算激光3D轮廓仪传感器的坐标系与机械手坐标系之间的转换关系矩阵T；

S2：使用激光3D轮廓仪传感器对工件进行扫描，获取工件的3D轮廓激光点云数据；

S3：将工件的3D轮廓激光点云数据转换成可视化操作背景，在可视化操作背景内进行8D轨迹节点编辑，每个8D轨迹节点含有x、y、z、ψ、θ、φ、spd 和radius 8个标量，其中x、y、z、ψ、θ和φ为8D轨迹节点的位姿量，多个 8D轨迹节点依次连接形成8D轨迹；

S4：使用任意机器视觉算法从3D轮廓激光点云数据中计算出工件的位姿信息，将8D轨迹节点的位姿量锚定于工件的位姿信息；若工件可拆分为多个区域，使用任意机器视觉算法从3D轮廓激光点云数据中计算出每一个区域的位姿信息，将对应8D轨迹节点的位姿量锚定于每一个区域的位姿信息；

S5：将8D轨迹经过转换关系矩阵T转换成机械手坐标系下的机械手8D轨迹；

S6：将机械手8D轨迹传输至机械手内。

进一步的，工件的位姿信息含有x₁、y₁、z₁、ψ₁、θ₁和φ₁ 6个标量。

进一步的，在步骤S4中，若工件的位姿信息已有锚定信息，则利用轨迹锚定算法更新8D轨迹中各8D轨迹节点的位姿量。

进一步的，步骤S5的具体过程为：